7气态污染物的治理-吸附法

第二节第二节吸附法吸附法•基本原理基本原理•吸附设备（固定床；移动床；流化床）吸附设备（固定床；移动床；流化床）•吸附法的工艺设计吸附法的工艺设计污染源的调查；吸附剂的选择；工艺方法的污染源的调查；吸附剂的选择；工艺方法的确定；防止二次污染确定；防止二次污染•吸附法在气态污染物治理中的应用吸附法在气态污染物治理中的应用1.1.吸附过程：吸附过程：是用多孔固体（吸附剂）将流体是用多孔固体（吸附剂）将流体（气提或液体）混合物中一种或多种组分积聚或（气提或液体）混合物中一种或多种组分积聚或凝缩在表面达到分离目的操作。凝缩在表面达到分离目的操作。可用于分离水分、有机蒸气（如甲苯蒸气、可用于分离水分、有机蒸气（如甲苯蒸气、氯乙烯、含汞蒸气等）、恶臭、氯乙烯、含汞蒸气等）、恶臭、HFHF、SOSO2、NOxNOx等，尤其能有效地捕集等，尤其能有效地捕集浓度很低浓度很低的气态污染物。的气态污染物。这是因为固体表面上的分子力处于不平衡状这是因为固体表面上的分子力处于不平衡状态，表面具有过剩的力，根据热力学第二定律，态，表面具有过剩的力，根据热力学第二定律，凡是能够降低界面能的过程都可以自发进行，因凡是能够降低界面能的过程都可以自发进行，因此固体表面这种过剩的力可以捕捉、滞留周围的此固体表面这种过剩的力可以捕捉、滞留周围的物质，在其表面富集。物质，在其表面富集。2、吸附净化法的特点吸附净化法的特点（1）适用范围适用范围①常用于常用于浓度低浓度低，毒性大毒性大的有害气体的净化；的有害气体的净化；②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率；对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率；③当处理的气体量较小时当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便用吸附法灵活方便。（2）优点：净化效率高优点：净化效率高，可回收有用组分可回收有用组分，设备简设备简单，易实现自动化控制易实现自动化控制。（3）缺点：吸附容量小缺点：吸附容量小，设备体积大；吸附剂容量设备体积大；吸附剂容量往往有限往往有限，需频繁再生需频繁再生，间歇吸附过程的再生操作麻间歇吸附过程的再生操作麻烦且设备利用率低烦且设备利用率低。（4）应用：广泛应用于有机化工、石油化工等部）应用：广泛应用于有机化工、石油化工等部门。门。成功的例子：用变压吸附法来处理合成氨放成功的例子：用变压吸附法来处理合成氨放气，可回收纯度很高（气，可回收纯度很高（>98%>98%）的氢气，实现）的氢气，实现废物资源化。废物资源化。一、吸附的分类及其原理一、吸附的分类及其原理（1）物理吸附）物理吸附作用力：分子间范德华力。作用力：分子间范德华力。范德华力：定向力、诱导力和逸散力的总称。范德华力：定向力、诱导力和逸散力的总称。物理吸附特征：物理吸附特征：①吸附质与吸附剂间不发生化学反应；吸附质与吸附剂间不发生化学反应；②吸附过程极快，参加吸附的各相间常常瞬时即达平衡；吸附过程极快，参加吸附的各相间常常瞬时即达平衡；③吸附为放热反应；吸附为放热反应；④吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质降压吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质降压或温度升高时，被吸附的气体能很容易的从固体表面逸出，或温度升高时，被吸附的气体能很容易的从固体表面逸出，而不改变气体原来形状；而不改变气体原来形状；⑤是一种可逆过程（吸附与脱附）。是一种可逆过程（吸附与脱附）。（2）化学吸附）化学吸附作用力：化学键力（需一定的活化能故又称活作用力：化学键力（需一定的活化能故又称活化能吸附）。单层吸附。化能吸附）。单层吸附。化学吸附特征：化学吸附特征：①有很强的选择性；有很强的选择性；②吸附速率较慢，达到吸附平衡需相当长时间；吸附速率较慢，达到吸附平衡需相当长时间；③升高温度可提高吸附速率。升高温度可提高吸附速率。物理吸附和化学吸附可同时发生但常以某物理吸附和化学吸附可同时发生但常以某一类吸附为主一类吸附为主。表1物理吸附和化学吸附的区别物理吸附和化学吸附的区别吸附作用力吸附作用力（物）：一种物理作用，分子间力（范德华力）；（化）：一种表面化学反应（化学键力）。吸附速率吸附速率（物）：极快，常常瞬间即达平衡；（化）：较慢，达平衡需较长时间。吸附热吸附热（区别二者（区别二者的重要标的重要标志）志）（物）：与气体的液化热相近,较小（几百焦耳/mol左右）；（化）：与化学反应热相近，很大（>42kJ/mol）。选择性选择性（物）：没有多大的选择性（可逆）；（化）：具有较高的选择性（不可逆）。温度的影响温度的影响（物）：吸附与脱附速率一般不受温度的影响，但吸附量随温度上升而下降；（化）：可看成一个表面化学过程，需一定的活化能，吸附与脱附速率随温度升高而明显加快。吸附层厚度吸附层厚度（物）：单分子层或双分子层，解析容易，低压多为单分子层随吸附压力增加变为多分子层；（化）：总是单分子层或单原